CN111141547A - 一种水稻根系取样方法及取样装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及水稻根系取样、清洗技术领域，公开了一种水稻根系取样方法及取样装置，包括取样本体和打击盖，打击盖可拆卸固定于取样本体上，取样本体上设有手柄，取样本体包括上取样部和下取样部，上取样部转动设置于下取样部上，在上取样部与下取样部的连接处设有切割托举组件，通过上取样部与下取样部之间的相对转动来开启或关闭切割托举组件。该装置通过在上取样部与下取样部的连接处设有切割托举组件，由切割托举组件可将待取样土体与下部土体进行切断分离，可便于在取样器拔出时取样土体的完整性。另外，通过在上取样部内设置取样副管，使用更加灵活，且不会长期占用取样器，加快实验进程。

Description

一种水稻根系取样方法及取样装置

技术领域

本发明涉及水稻根系取样、清洗技术领域，具体涉及一种水稻根系取样方法及取样装置。

背景技术

根系是植物吸收养分和水分的主要器官，是地上部分赖以生存的基础。植物根系深处地下，观测研究存在困难，因此合理的取根装置和研究方对研究田间根系显得尤为重要。目前，尽管已经有很多关于根系取样以及如何观察根系的装置，但大多集中在非田间条件下。植物根系具有很强的可塑性，在不同生长介质中(如琼脂、水培等)，形态和功能完全不同，故在大田条件下研究根系更符合植物实际的生长状况。

目前，在进行田间水稻根系取样时，一般是采用铁锹直接挖取或使用圆柱形取样器进行取样，大多是采用人工，费时费力，特别当取样数量较大时，难以满足试验的需求，错过取样时期。同时，由于现有传统取样器在穿入地下后需要拔出时，极为费力一般需要配合滑轮拖拽机构才能将取样器顺利拔出。另外，在实际的使用过程中会存在在拔出取样器的过程中，位于取样器内部靠下的土体由于与外部土体的粘连以及自身重力的原因，会从取样器内部断裂脱出，使得取样土体不完整最终导致取样失败。为了解决土体容易脱落的问题，现有的取样装置在拔出前一般需要用铁锹将圆桶周围的泥土取出，再在取样器最底部插入不锈钢板等材料将土体进行分割，并由此实现对取样器内的土体的托举以防止再取样器拔出过程中土体脱落。但是此方法会破坏取样水稻周围的土体以及水稻的生长环境，从而影响水稻的生长状况。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种水稻根系取样方法及取样装置，该装置便于操作，可以保证取样土体的完整性以及在取样过程中不会过多破坏周围水稻的生长环境。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种水稻根系取样装置，包括取样本体和打击盖，所述打击盖可拆卸固定于取样本体上，所述取样本体上设有手柄，其特征在于，所述取样本体包括上取样部和下取样部，所述上取样部转动设置于下取样部上，在所述上取样部与下取样部的连接处设有切割托举组件，通过所述上取样部与下取样部之间的相对转动来开启或关闭切割托举组件。

在本发明中，进一步的，所述切割托举组件包括多组切割刀片，多组所述切割刀片转动设置于下取样部上端，每组所述切割刀片上设有传动齿牙。

在本发明中，进一步的，所述上取样部通过滑轨结构转动设置于下取样部上，所述上取样部的底部设有容置槽，所述容置槽内侧壁上设有驱动齿牙，所述驱动齿牙与传动齿牙相啮合设置。

在本发明中，进一步的，所述取样本体设置为楔形结构，所述取样本体上沿轴线方向开设有取样通道，所述上取样部的取样通道内可拆卸设置有取样副管。

在本发明中，进一步的，所述下取样部上开设有启动槽与锁止槽，所述上取样部上设有穿插通孔，所述穿插通孔内穿设有锁止销。

在本发明中，进一步的，所述上取样部和下取样部的连接处的内外侧分别固定设有密封圈一和密封圈二。

在本发明中，进一步的，所述下取样部远离上取样部的一端设有切割端刃。

另外，本发明还提供一种水稻根系取样方法，包括根系取样和根系清洗，其特征在于，所述的根系取样为采用所述的水稻根系取样装置进行取样，所述的取样包括如下步骤：

步骤一、确定待取样的水稻植株，并进行预处理；

步骤二、以水稻植株为中心，将取样本体垂直地面穿入土体，达到预定深度时，开启切割托举组件将取样土体与下部土体进行切割分离，然后再将取样本体拔出，将样品取出备用。

在本发明中，进一步的，所述的根系清洗包括如下步骤：

步骤一、将样品粉碎均匀，再加入热水混合均匀；优选所述样品与加入热水的重量比为10：3，所述热水的温度为90℃-100℃；

步骤二、对步骤一中的混合物加热，加热至粘稠混合液后停止加热，然后冷却至常温；

步骤三、将冷却至常温后的粘稠混合液样品倒入滤网一中，并用清水冲洗去除泥土；

步骤四、将滤网一内剩余物质全部倒入装有清水的容器二内，并进行搅拌然后静置分层，将下层沉淀物去除后，再对剩余的上层物质再次加入清水进行分层清洗，重复本步骤2-3次；

步骤五、将经步骤七处理后的样品放入筛网中进行筛分处理，然后将剩余至筛网上的粗大根须存放备用，将细小根须放置到滤网二中再次用清水冲洗过滤，再将剩余在滤网二上的细小根须存放备用。

在本发明中，进一步的，对所述根系清洗步骤二中的混合物加热时，按照如下情况进行：

当混合物重量为0-200g时，使用微波炉调节至500w火力加热1分钟；

当混合物重量为200-400g时，使用微波炉调节至500w火力加热1.5分钟；

当混合物重量为400-600g时，使用微波炉调节至500w火力加热2分钟；

当混合物重量为600-800g时，使用微波炉调节至500w火力加热2.5分钟。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明的装置通过在上取样部与下取样部的连接处设有切割托举组件，并通过上取样部与下取样部之间的相对转动来开启或关闭切割托举组件。由切割托举组件可将待取样土体与下部无需取样的土体进行切断分离，由此可便于在取样器拔出时取样土体的完整性。

另外，通过在上取样部内设置取样副管，可在取样器一次取样完成后将取样副管取出以进行后续的试验检测，而在取样器中再次放入新的取样副管进行再次取样，使用更加灵活，且不会长期占用取样器，加快实验进程。

同时，将取样本体设置为可拆卸连接的分体式结构，方便拆卸，可在取样完成后及时对上取样部与下取样部以及切割托举组件进行清洗，以便下次使用，同时取样本体设置为楔形，在后期拔出取样器的过程中会更加的省力方便，以可以节省一些复杂的拔出辅助设备。

附图说明

图1为本发明的总体结构示意图。

图2为本发明的分解结构示意图。

图3为本发明的剖切结构示意图。

图4为本发明的上取样部与各切割刀片之间的传动示意图。

图5为图3中A处的放大结构示意图。

图6为上取样部的总体结构示意图。

图7为下取样部的总体结构示意图。

图8为切割刀片的总体结构示意图。

图9为上取样部和下取样部的之间的滑轨结构连接剖视图。

附图中：上取样部；101、手柄；102、标线；103、穿插通孔；104、驱动齿牙；11、下取样部；111、启动槽；112、锁止槽；113、切割端刃；20、切割刀片；201、传动齿牙；202、刀刃部；30、取样副管；40、打击盖；50、锁止销；60、密封圈一；61、密封圈二；70、取样通道。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请同时参见图1至图9，本发明一较佳实施方式提供一种水稻根取样装置，包括取样本体和打击盖40，打击盖40通过螺纹连接的方式可拆卸固定于取样本体上，取样本体上沿轴线方向开设有取样通道70，上取样部10的取样通道70内可拆卸设置有取样副管30。且打击盖40的底部抵触压设在取样副管30的顶端，由此可通过开设在取样通道70内的卡放槽以及打击盖40的相互卡接配合，以实现对取样副管30的固定安装，在打击盖40与取样副管30之间垫设缓冲垫，以防止在击打打击盖40时损坏取样副管30，完成安装后取样副管30的内壁直径与取样通道70的内径相等，以此保证取样土体顺利进入取样副管30。取样本体上通过焊接或其他现有固定方式设有手柄101，后期在将取样器插入土层内部的过程中，可通过手柄101一边进行转动一边将取样本体下压，由此更加容易将取样器插入土体。

取样本体包括上取样部10和下取样部11，上取样部10与下取样部11之间通过设置弧形滑轨结构来进行相互转动连接，在上取样部10与下取样部11的连接处设有切割托举组件，通过上取样部10与下取样部11之间的相对转动来开启或关闭切割托举组件。

切割托举组件包括多组切割刀片20，多组切割刀片20转动设置于下取样部11上端，每组切割刀片20上设有传动齿牙201。上取样部10的底部设有容置槽，容置槽内侧壁上设有驱动齿牙104，驱动齿牙104与传动齿牙201相啮合设置。当上取样部10与下取样部11之间发生相互转动时，位于上取样部10的驱动齿牙104会带动切割刀片20上的传动齿牙201进行转动，由此可将切割刀片20进行转动以完成切割刀片20的伸出和收回。

切割刀片20的一侧设置为刀刃部202，且切割刀片20的上端设置为平面，由此在切割刀片20转动伸出时刀刃部202将土体切割分离，且其上表面对上部的土体起到一定的托举作用。

取样本体设置为楔形结构，楔形结构为越靠近地表的部分直径越大，由此在取样本体穿入至土体内后外侧土体会形成上大下小的坑状结构，由此在将取样本体拔出时外侧土体与取样本体之间的摩擦力会被消除，由此在拔出取样本体时会更加省力，可节省部分辅助机械设备。

下取样部11上开设有启动槽111与锁止槽112，上取样部10上设有穿插通孔103，穿插通孔103内穿设有锁止销50。锁止销50可上下滑动穿设在穿插通孔103内，当上取样部10转动至穿插通孔103分别与启动槽111和锁止槽112对齐时，可将锁止销50下插至其中以保证在需要上取样部10和下取样部11之间需要相对静止时不会发生相对转动。在上取样器和下取样器的外侧表面上的刻有标线102以方便工作人员由外部确定穿插通孔103是否与启动槽111和锁止槽112相对齐。并且在取样本体的外侧沿轴线方向刻有深度刻线，由此来指示去取样本体穿入的深度。

上取样部10和下取样部11的连接处的内外侧分别固定设有密封圈一60和密封圈二61。设有的密封圈一60和密封圈二61用于防止在取样本体下穿至土体中时可防止泥土进入上取样部10和下取样部11的连接处。

下取样部11远离上取样部10的一端设有切割端刃113。也即为下取样部11的下端部设置为尖刃状方便将取样本体穿入土体内部。

另外，本发明还提供一种水稻根系取样方法，包括根系取样和根系清洗，其步骤如下：

一、确定待取样的水稻植株，对待取样的水稻进行标号记录并去除其地上部分；从田间调查连续12株水稻的地上部性状后，依据分蘖或者其他性状指标从中选择接近平均值的4株水稻作为后期进行采样的样品，并剪去其地上部。

二、通过取样器将待取样的水稻的根系连同土壤一起进行取样，并将样品按照距离地表的深度分切为多组以备后期实验使用；

三、对完成取样的样品装入一耐热塑料袋中，然后对装入耐热塑料袋中的样品进行称重，当样品中还存在较大的土块时可用手将其碾碎，并在此过程中需要尽量保证不损害根须，然后将装有样品的耐热塑料袋放入容器一中；

四、按照样品与水的重量比为10：3的比例情况下(如500g的样品加入150ml的水)，向耐热塑料袋内的样品中加入90℃-100℃的开水，然后将耐热塑料袋进行封口，并将内部的水与样品摇晃混合均匀；

五、对容器一耐热塑料袋中的样品混合物进行加热，加热至粘稠混合液后停止加热，然后冷却至常温；以耐热塑料袋中的样品混合物重量为500g时为例，使用微波炉调节至500w火力加热2分钟，即可将样品混合物加热至粘稠状混合液；通过此步骤可将粘连在根须上的土块泥块剥离，并均匀混合至水中，此时已经将泥土与水稻根须进行了分离。

在用微波炉加热的过程中样品会发生爆溅的情况，但是由于耐热塑料袋的封装可以保证在发生爆溅时，水稻的根须不会飞溅至耐热塑料袋外部，由此也保证了后期样品的准确性。

六、将冷却至常温后的粘稠混合液样品倒入滤网一中，并用清水多次冲洗直到泥土去除干净为止；此滤网一为双层过滤结构，位于上层的滤网的网孔内径为0.2mm,位于下层的滤网的网孔内径为1.5-2mm，两层之间设有间隔空隙。，通过双层过滤结构的设置可以保证一些细小的根须不会被水冲走，进一步保证后期实验数据的精确性。

七、经过步骤六处理后，滤网一内剩余物质基本为一些沙石颗粒、根须以及一些有机腐殖质和草籽。由此将滤网一内剩余物质全部倒入装有清水的容器二内，并进行搅拌让重的物质与轻的物质充分分离，然后静置一段时间使其分层，然后将下层沉淀物(沙石颗粒)去除后，再对剩余的上层物质再次加入清水进行分层清洗，重复本步骤2-3次；本步骤完成后可基本将一些沙石颗粒以及较重的物质去除，此时样品中只剩有少量的腐殖质残留。

八、将经步骤七处理后的样品放入筛网中进行滑动筛分处理，由此可将粗大根须以及细小的根须进行分离。由于通常在后期的实验检测过程中需要对粗细不同的根系进行分别统计研究，所以在本步骤中将其进行分离操作，此步骤中的筛网的网孔大小的选择需要依据具体的分离要求进行确定，同时筛网的选择为现有技术在此不再赘述。分离完成后将剩余至筛网上的粗大根须移至存放瓶内备用；将筛分出去的细小根须放置到滤网二中再次用清水冲洗过滤，此次过滤可以去除掉一部分细小杂质，另外在过此次滤完成后细小的根须将会聚集在滤网二的网面上，由此可便于后期通过镊子对其进行夹取存放瓶。滤网二的材质可选用与现有装茶叶的小包相同材质的布料。亦可直接使用茶袋进行过滤。为了便于工作人员辨认细小根须，滤网二的颜色应选用与根须有较强对比的颜色。

本发明中一种水稻根系取样装置的工作原理：

首先工作人员检测调节这个零部件处于正常状态，然后将多组切割刀片20套设在下取样部11上表面的转轴上，然后将每组切割刀片20均调节至同一缩回状态，然后将密封圈一60和密封圈二61分别安装放置到下取样部11的槽道内，接着将上取样部10连接至下取样部11上，并保证驱动齿牙104与传动齿牙201相互啮合完好，然后转动上取样部10检测调节至各组切割刀片20处于正常运动状态。调节完成后转动上取样部10使得穿插通孔103与锁止槽112相对齐，然后将锁止销50穿入二者内，此时各组切割刀片20完全收缩在上取样部10和下取样部11的连接处的空腔内。

然后在上取样部10的取样通道70内穿入取样副管30，并将打击盖40固定在上取样体上，然后将取样本体穿入土体内，并在下穿过程中可通过手柄101来旋转取样本体，在配合击打可将取样本体下穿至指定深度。

然后转动上取样部10使得各组切割刀片20在驱动齿牙104的驱动下旋转伸出将土体切割分离，为了把土体的切割面积增大，所以在旋转上取样部10的过程当中需要先旋转到将各组切割刀片20转动到最大角度，也即为切割刀片20的尖刃一侧转至接触到其相邻的下一组切割刀片20处为止，此时上取样部10无法继续转动，然后反向旋转，转至切割刀片20的刀尖端离取样通道70内侧壁最远时停止转动，而此时穿插通孔103与启动槽111相对齐，然后将锁止销50再次插入锁止此状态即可，将取样本体拔出。此反转角度可以在取样本体穿入土体前进行确定，以便于工作人员在取样本体穿入土体后便于确定回转的具体角度。

上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围，凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本发明所涵盖专利范围。

Claims (10)

1.一种水稻根系取样装置，包括取样本体和打击盖(40)，所述打击盖(40)可拆卸固定于取样本体上，所述取样本体上设有手柄(101)，其特征在于，所述取样本体包括上取样部(10)和下取样部(11)，所述上取样部(10)转动设置于下取样部(11)上，在所述上取样部(10)与下取样部(11)的连接处设有切割托举组件，通过所述上取样部(10)与下取样部(11)之间的相对转动来开启或关闭切割托举组件。

2.根据权利要求1所述的一种水稻根系取样装置，其特征在于，所述切割托举组件包括多组切割刀片(20)，多组所述切割刀片(20)转动设置于下取样部(11)上端，每组所述切割刀片(20)上设有传动齿牙(201)。

3.根据权利要求2所述的一种水稻根系取样装置，其特征在于，所述上取样部(10)通过滑轨结构转动设置于下取样部(11)上，所述上取样部(10)的底部设有容置槽，所述容置槽内侧壁上设有驱动齿牙(104)，所述驱动齿牙(104)与传动齿牙(201)相啮合设置。

4.根据权利要求1所述的一种水稻根系取样装置，其特征在于，所述取样本体设置为楔形结构，所述取样本体上沿轴线方向开设有取样通道(70)，所述上取样部(10)的取样通道(70)内可拆卸设置有取样副管(30)。

5.根据权利要求3所述的一种水稻根系取样装置，其特征在于，所述下取样部(11)上开设有启动槽(111)与锁止槽(112)，所述上取样部(10)上设有穿插通孔(103)，所述穿插通孔(103)内穿设有锁止销(50)。

6.根据权利要求1或5所述的一种水稻根系取样装置，其特征在于，所述上取样部(10)和下取样部(11)的连接处的内外侧分别固定设有密封圈一(60)和密封圈二(61)。

7.根据权利要求1所述的一种水稻根系取样装置，其特征在于，所述下取样部(11)远离上取样部(10)的一端设有切割端刃(113)。

8.一种水稻根系取样方法，包括根系取样和根系清洗，其特征在于，所述的根系取样为采用权利要求1-7任意一项所述的水稻根系取样装置进行取样，所述的取样包括如下步骤：

步骤一、确定待取样的水稻植株，并进行预处理；

步骤二、以水稻植株为中心，将取样本体垂直地面穿入土体，达到预定深度时，开启切割托举组件将取样土体与下部土体进行切割分离，然后再将取样本体拔出，将样品取出备用。

9.根据权利要求8所述的一种水稻根系取样方法，其特征在于，所述的根系清洗包括如下步骤：

步骤一、将样品粉碎均匀，再加入热水混合均匀；优选所述样品与加入热水的重量比为10：3，所述热水的温度为90℃-100℃；

步骤二、对步骤一中的混合物加热，加热至粘稠混合液后停止加热，然后冷却至常温；

步骤三、将冷却至常温后的粘稠混合液样品倒入滤网一中，并用清水冲洗去除泥土；

步骤四、将滤网一内剩余物质全部倒入装有清水的容器二内，并进行搅拌然后静置分层，将下层沉淀物去除后，再对剩余的上层物质再次加入清水进行分层清洗，重复本步骤2-3次；

步骤五、将经步骤七处理后的样品放入筛网中进行筛分处理，然后将剩余至筛网上的粗大根须存放备用，将细小根须放置到滤网二中再次用清水冲洗过滤，再将剩余在滤网二上的细小根须存放备用。

10.根据权利要求9所述的一种水稻根系取样方法，其特征在于，对所述根系清洗步骤二中的混合物加热时，按照如下情况进行：

当混合物重量为0-200g时，使用微波炉调节至500w火力加热1分钟；当混合物重量为200-400g时，使用微波炉调节至500w火力加热1.5分钟；

当混合物重量为400-600g时，使用微波炉调节至500w火力加热2分钟；

当混合物重量为600-800g时，使用微波炉调节至500w火力加热2.5分钟。

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